转GmDREB3基因抗旱小麦与亲本小麦的营养成分比较与分析

赵金鹏，韩 超，任 硕，王同蕾，张雪松，赵 佳，沈 湘，刘婷婷，卓 勤，李 岩

(中国疾病预防控制中心营养与健康所，北京 100050)

为减少干旱对作物造成的影响，学者们进行了一系列改良作物抗逆性的研究，其中植物基因工程技术为创造小麦新品种开创了新的途径，导入在植物干旱胁迫中起重要作用的转录因子脱水应答元件结合(DREB)基因，是近几年植物耐旱基因工程研究的重要方向[1]。

DREB类转录因子属于AP2/EREBP转录因子家族，能够特异性地与抗逆基因启动子区DRE/CRT元件结合，调控参与干旱、高盐等胁迫反应的抗逆基因的表达，增强植物的抗逆性。到目前为止，通过基因工程技术转入DREB基因，已明显提高了拟南芥A、大麦、水稻、烟草、大豆等多种作物的耐旱性[2-3]。本课题的研究对象为转GmDREB3基因抗旱小麦，该小麦由中国农科院作物研究所从有持久耐盐性的大豆品种铁丰8号中克隆了DREB类转录因子基因GmDREB3，通过基因枪转化导入我国小麦主产区推广小麦品种-济麦22而获得，为保障转基因小麦新品种食用的安全性，本研究对转GmDREB3基因小麦和亲本小麦的营养成分进行了比较和分析。

1 材料与方法

1.1 试验材料

转GmDREB3基因抗旱小麦(MG11-1)和亲本小麦(济麦22)由中国农业科学研究院作物科学研究所提供，由山东省农科院和山西省农科院培育。

1.2 试验方法

本试验检测指标由中国疾病预防控制中心营养与健康所和北京市营养源研究所共同完成。

1.2.1常规营养成分检测 水分测定按照GB 5009.3—2010；蛋白质测定按照GB 5009.5—2010；脂肪测定按照GB/T 5009.6—2003；灰分测定按照GB 5009.4—2010；粗纤维的测定按照GB/T 5009.10—2003；碳水化合物按减差法计算[4]。

1.2.2脂肪酸测定 脂肪酸测定采用气相色谱法，按照GB/T17337—2008。

1.2.3氨基酸测定 用氨基酸分析仪测定其含量，按照GB/T 5009.124—2003。

1.2.4维生素测定 胡萝卜素(按照GB 5009.83—2016)、维生素B1(按照GB 5413.11—2010)、维生素B2(按照GB 5413.12—2010)、维生素B6(按照GB 5009.154—2003)、维生素B12(按照GB 5413.14—2010)、烟酸(按照GB/T 5009.89—2003)、泛酸(按照GB 5009.210—2016第一法)、维生素D3(按照GB 5413.9—2010)、维生素E(按照GB/T 5009.82—2003第一法)、生物素(按照GB 5413.19—2010)。

1.2.5矿物质测定 钾(按照GB/T 5009.91—2003)、钠(按照GB/T 5009.91—2003)、钙(按照GB/T 5009.92—2003原子吸收分光光度法)、镁(按照GB/T 5009.90—2003)、磷(按照GB/T 5009.87—2003)、铁(按照GB/T 5009.90—2003)、锰(按照GB/T 5009.90—2003)、铜(按照GB/T 5009.13—2003第一法)、锌(按照GB/T 5009.14—2003第一法)。

1.3 数据处理和结果判定

目前国际上对于营养素的含量是否“等同”无统一的判定原则，本研究中以“[(转基因小麦中营养成分含量-亲本小麦中营养成分含量)/亲本小麦营养成分含量]≤±20%，则判定两种小麦的营养成分含量基本等同”为标准[5]，对转基因小麦的营养成分进行分析，并参考OECD的参考范围[6]。

2 结果与分析

2.1 主要营养素含量

由表1可见，转基因小麦MG11-1的总膳食纤维与亲本小麦相比略有升高，其他主要营养素含量转基因小麦与亲本小麦之间无明显差别。与OECD推荐的参考范围相比，除脂肪含量外，转基因小麦与亲本小麦的主要营养成分含量均在OECD推荐的参考范围内。

表1 转基因小麦与亲本小麦的主要营养素含量

注：a来源：OECD，2015

2.2 脂肪酸含量

由表2可见，转基因小麦MG11-1与亲本小麦的各脂肪酸含量均无明显差别。对于小麦脂肪酸含量，OECD未给出小麦各脂肪酸具体含量，而推荐了代表性脂肪酸的构成比，将各脂肪酸测定数据换算后可见转基因小麦和亲本小麦的各脂肪酸构成比均在OECD推荐的参考范围内。

2.3 氨基酸含量

由表3可见，转基因小麦与亲本小麦的各氨基酸含量均无明显差别。OECD未给出小麦氨基酸含量的参考范围，但推荐了小麦中氨基酸与小麦总蛋白的构成比，按本试验测定的氨基酸与总蛋白含量进行换算后，转基因小麦和亲本小麦的各氨基酸构成比基本在OECD推荐的参考范围内。

2.4 维生素含量

由表4可见，转基因小麦的泛酸、叶酸、维生素B12含量与亲本小麦相比略有升高。对于给出参考范围的各维生素，除α-维生素E和维生素E外，其他均在OECD推荐的参考范围内。

表2 转基因小麦与亲本小麦的脂肪酸含量

注：a由转基因小麦和亲本小麦各脂肪酸含量与相应总脂肪酸含量相比，换算而得各脂肪酸构成比。b来源：OECD，2015

表3 转基因小麦与亲本小麦的氨基酸含量

注：a由转基因小麦和亲本小麦各氨基酸含量的实测值与相应的蛋白质含量相比，计算得出各氨基酸的构成比。b来源：OECD，2015

表4 转基因小麦与亲本小麦的维生素含量

注：a来源：OECD，2015

2.5 矿物质含量

由表5可见，转基因小麦与亲本小麦的矿物质含量无明显差别。因生长地区、环境、土壤和施肥等条件不同，小麦矿物质含量相差很大，因此OECD未给出小麦矿物质含量的参考范围。

表5 转基因小麦与亲本小麦的矿物质含量

3 结论与讨论

转基因作物问世以来，其安全性一直备受关注。目前国际上进行转基因食品的安全性评价主要遵循实质等同原则，该原则于1993年由OECD提议首次将“实质等同性”[7]应用于食品的安全性评价中，是转基因食品安全性评价过程中的关键步骤。

目前应用实质等同性原则已对多种转基因作物的安全性进行了评价，在营养成分分析方面，朱亚熙等[8]研究发现，转奶草甘膦基因玉米的常规营养成分、脂肪酸、氨基酸、矿物质、维生素等营养成分含量均不低于亲本玉米，没有因奶草甘膦基因的插入而导致玉米营养成分的改变。李敏等[9]研究发现，转抗性淀粉基因大米与亲本大米的营养成分没有明显差别，两者具有实质等同性。刘婷婷等[10]研究发现，非转基因和转GmDREB3基因小麦样品的17种氨基酸含量不存在显著性差异。

本次研究将转抗旱基因小麦和亲本小麦的主要营养成分进行了比较和分析，并与OECD推荐的小麦主要营养成分的参考范围进行了比较。结果显示，与OECD推荐的参考范围相比，转基因小麦和亲本小麦的脂肪、α-维生素E和维生素E含量与OECD推荐量不完全一致，其余营养成分的检测结果基本在OECD推荐的参考范围内。对于小麦中脂肪和维生素E含量，韩杰华等[11]研究显示，我国甘肃生产的8种小麦的脂肪含量在1.0%～3.5%，刘慧芳等[12]报道晋麦21的维生素E含量为14.2mg/kg，上述报道的研究结果与本试验的检测结果相似，小麦中脂肪和维生素E含量均不在OECD推荐的参考范围内，OECD制定小麦营养成分含量主要参考了美国、新西兰、欧盟等国家的结果。由此可见，不同国家、不同地区小麦个别营养素含量存在细微的差别。转基因小麦与亲本小麦的营养成分相比，大部分营养成分之间含量没有明显差别，个别营养成分如总膳食纤维、泛酸、叶酸、维生素B12含量还高于亲本小麦，说明转抗旱基因小麦没有因为抗旱基因的插入而导致营养成分的改变，因此认为两者之间营养成分具有实质等同性。◇

[1]Mallikarjuna G，Mallikarjuna K，Reddy MK，et al.Expression of OsDREB2A transcription factor confers enhanced dehydration and salt stress tolerance in rice(Oryza sativa L)[J].Biotechnol Lett，2011.33(8)：1689-1697.

[2]Liu Q，Kasuga M，Sakuma Y，et al.Two transcription factors，DREB1 and DREB2，with an EREBP/AP2 DNA binding domain separate two cellular signal transduction pathways in drought- and low- temperature responsive gene expression，respectively，in Aratidopsis[J].Plant Cell，1998，10(8)：1391-1406.

[3]Li XP，Tian AG，Luo GZ，et al.Soybean DRE-binding transcription factors that are responsive to abiotic stresses[J].Theoretical and Applied Genetics，2005，110(8)：1355-1362.

[4]杨月欣，中国食物成分表 2004[M].北京：北京大学医学出版社，2005.

[5]Han JH，Yang YX，Chen SR，et al.Comparison of nutrient composition of parental rice and rice genetically modified with cowpea trypsin inhibitor in China[J].Journal of Food Composition and Analysis，2005，18(4)：297-302.

[6]OECD(2015)，safety assessment of foods and feeds derived from transgenic crops，volume 1，novel food and feed safety，OECD publishing，Paris[S].http：//dx.doi.org/10.1787/ 9789264180147-en.

[7]OECD.Safety evaluation of food derived by modern biotechnology：Concepts and principles.Organisation for Economic Co-operation and Development(OECD)[Z]Paris，1993.

[8]朱亚熙，贺晓云，马丽艳，等.转G2-aroA基因耐草甘膦玉米和非转基因玉米营养成分的比较分析[J].中国食物与营养，2012，18(9)：65-66.

[9]李敏，朴建华，杨晓光.抗性淀粉转基因大米和亲本大米和亲本大米营养成分的比较研究[J].科学技术与工程，2009，9(7)：1847-1849.

[10]刘婷婷，邢青斌，程家丽，等.非转基因和转基因小麦中氨基酸含量的分析及比较[J].中国食物与营养，2017，23(4)：56-58.

[11]韩杰华，杨敏，张克平，等，甘肃主产小麦3种成分分析[J].甘肃科技，2014，30(24)：150-152.

[12]刘慧芳，张名位，池建伟，等.黑色食品新资源河东乌麦营养成分的评价[J].中国粮油学报，1999，14(2)：1-3.